工程机械的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种通过高效地使用回收的能量而获得较大的燃料减少效果的工程机械。该工程机械具备：2个以上的执行机构（7、8）；产生用于驱动执行机构（7、8）的液压能量的主泵（3）；设置于主泵（3）与执行机构（7、8）之间的流量调整机构（4）；追加能量产生机构（11），其产生能量，该能量用于追加于液压能量；当通过追加能量产生机构（11）产生能量时，使主泵（3）所产生的液压能量减少的控制机构（20），还具备切换机构（12d、12e、12f），其根据执行机构（7、8）而选择性地切换追加来自追加能量产生机构的能量的部位，控制机构（20）根据追加能量的执行机构（7、8），对主泵（3）所产生的液压能量的减少率进行变更控制。
【专利说明】工程机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械，尤其涉及针对一个执行机构具有2个以上的能量供给机构的工程机械。
【背景技术】
[0002]一般地，作为工程机械的一种的液压挖掘机具备:发动机等的原动机；被该原动机驱动的液压泵；包含通过从该液压泵排出的压油对动臂、斗杆、铲斗、以及旋转体等进行驱动的各液压缸的液压执行机构；将来自液压泵的压油切换供给至液压执行机构的控制阀(操作阀)。这样的工程机械中，为了减少动力源的动力从而减少工程机械整体的燃量消耗，提出有将因自重而下落的动臂的势能、旋转体的惯性动能回收并有效地活用的技术。
[0003]例如已有下述技术:将来自液压执行机构的回油通过回收机构进行回收后,通过再生机构再生，在使再生的再生流量与来自液压泵的排出流量合流时，根据上述再生流量对来自被发动机等的驱动机构驱动的上述液压泵的排出流量进行控制(例如，参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2004 - 84907号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]在专利文献I的现有技术中，使再生得到的再生流量与来自液压泵的排出流量合流而成的工作油的全部流量经由控制阀(操作阀)供给至液压执行机构。
[0009]对于控制阀而言，由于产生以工作油的泄漏、压力损失为原因的能量损失，因此难以将回收的能量的全部通过液压执行机构使用。因此，上述现有技术中，存在无法获得充分的燃料减少效果的课题。
[0010]本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供通过高效地使用回收的能量而获得较大的燃料减少效果的工程机械。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为实现上述目的，第I技术方案是一种工程机械，其具备:2个以上的执行机构；产生用于驱动所述执行机构的液压能量的主泵；设置于所述主泵与所述执行机构之间的流量调整机构；追加能量产生机构，其产生能量，该能量用于追加于所述液压能量；当通过所述追加能量产生机构产生能量时，使所述主泵所产生的液压能量减少的控制机构，还具备切换机构，其根据所述执行机构而选择性地切换追加来自所述追加能量产生机构的所述能量的部位，所述控制机构根据追加所述能量的所述执行机构，对所述主泵所产生的液压能量的减少率进行变更控制。
[0013]另外，第2技术方案在第I技术方案中，其特征在于，所述切换机构根据追加所述能量的所述执行机构，以相比于所述流量调整机构向所述主泵侧供给、或者相比于所述流量调整机构向所述执行机构侧供给的方式对追加所述能量的部位进行切换。
[0014]而且，第3技术方案在第I或第2技术方案中，其特征在于，所述追加能量产生机构具备:能量蓄积机构；通过蓄积于所述能量蓄积机构的能量而进行动作的原动机；通过所述原动机而被驱动的液压泵。
[0015]另外，第4技术方案在第I技术方案中，其特征在于，所述切换机构根据追加所述能量的所述执行机构，以相比于所述流量调整机构向所述主泵侧或者所述执行机构直接作用的方式对追加所述能量的部位进行切换。
[0016]而且，第5技术方案在第I或第4技术方案中，其特征在于，所述追加能量产生机构具备:能量蓄积机构；通过蓄积于所述能量蓄积机构的能量而进行动作的原动机，所述执行机构的至少一个是与至少一个所述原动机连结的复合执行机构。
[0017]另外，第6技术方案在第5技术方案中，其特征在于，所述追加能量产生机构能够以下述方式进行控制:使由构成所述复合执行机构的所述原动机所产生的能量的增减的变化速度与所述主泵的输出的增减的响应延迟相符。
[0018]另外，第7技术方案在第I技术方案中，其特征在于，所述控制机构以下述方式对所述主泵进行控制:所述追加能量产生机构所产生的能量直至驱动所述执行机构时所产生的损失越小，越使所述主泵所产生的能量的减少率增大。
[0019]另外，第8技术方案在第7技术方案中，其特征在于，所述控制机构以下述方式对所述主泵进行控制:追加能量的部位为相比于所述流量调整机构位于所述执行机构侧时，与追加能量的部位为相比于所述流量调整机构位于所述主泵侧时相比，增大所述主泵所产生的能量的减少率。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，能够提供一种工程机械，通过高效地使用回收的能量，能够减少动力源的动力从而大幅减少工程机械整体的燃量消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是构成本发明的工程机械的第I实施方式的电动.液压仪器的系统构成图。
[0023]图2是表示本发明的工程机械的第I实施方式的动臂抬升操作时的液压泵马达产生能量与主泵产生能量与供给至动臂缸的能量之间的关系的一个例子的特性图。
[0024]图3是表示本发明的工程机械的第I实施方式的旋转操作时的液压泵马达产生能量与主泵产生能量与供给至旋转液压马达的能量之间的关系的一个例子的特性图。
[0025]图4是构成本发明的工程机械的第2实施方式的电动.液压仪器的系统构成图。
[0026]图5是表示本发明的工程机械的第2实施方式的旋转操作时的旋转电动机产生能量与主泵产生能量与旋转液压马达以及旋转电动机的合计能量之间的关系的一个例子的特性图。
【具体实施方式】
[0027]以下，作为工程机械以液压挖掘机为例对本发明的实施方式使用附图进行说明。此外，本发明能够适用于具备旋转体的全部工程机械(包括作业机械)，本发明不限定适用于液压挖掘机。
[0028]<实施例1 >
[0029]图1是构成本发明的工程机械的第I实施方式的电动.液压仪器的系统构成图。图1中，I是动力源即发动机，2是储藏对发动机供给的燃料的燃料箱，3是被发动机I驱动的可变容量型的主泵，4是作为流量调整机构的控制阀，5是动臂操作用的控制阀，6是旋转体操作用的控制阀，7是动臂缸，8是旋转液压马达，9是发电.电动机(原动机)，10是由电容器或者电池构成的蓄电机构(能量蓄积机构)，11是被发电.电动机9驱动的液压泵马达(追加能量产生机构)，12a?12f是切换阀，20是控制器(控制机构)。主泵3作为可变容量机构例如具有斜板，通过容量控制装置3a对该斜板的倾转角进行调整从而使主泵3的容量(排油容积)变化，从而控制压油的排出流量。
[0030]在将从主泵3排出的压油向动臂缸7、旋转液压马达8等的各执行机构进行供给的主管路30中，设有对主管路30内的压油的压力进行限制的安全阀14和对压油的方向及流量进行控制的控制阀4。安全阀14在液压配管内的压力上升至设定压力以上的情况下，将主管路30的压油向工作油箱16释放。
[0031]作为流量调整机构的控制阀4具备动臂操作用的控制阀5和旋转体操作用的控制阀6。动臂操作用的控制阀5和旋转体操作用的控制阀6是3位置6端口的切换控制阀，通过向其两先导操作部(未图示)供给的先导压力，切换各控制阀位置，从而使工作油的流路的开口面积变化。由此，对从主泵3向各执行机构7、8供给的工作油的方向及流量进行控制，驱动各执行机构7、8。另外，动臂操作用的控制阀5和旋转体操作用的控制阀6具有:供给来自主泵3的压油的入口端口 5c、6c ;与工作油箱16连通的出口端口 5d、6d ;当中立位置时连通的中央端口 5T、6T ;与各执行机构7、8侧连接的连接端口 5a、5b、6a、6b。
[0032]动臂缸7具有缸和活塞杆，缸具备底侧的油室7a和杆侧的油室7b。在底侧的油室7a，连接着配设有后述的切换阀12a的第I管路31的一端侧，第I管路31的另一端侧与动臂操作用的控制阀5的连接端口 5a连接。在杆侧的油室7b，连接有第2管路32的一端侧，第2管路32的另一端侧与动臂操作用的控制阀5的连接端口 5b连接。
[0033]旋转液压马达8具有2个工作油入口 8a、8b，通过对所供给的工作油入口进行变更，能够进行旋转方向的变更。在一方的工作油入口 8a连接有第3管路33的一端侧，第3管路33的另一端侧与旋转体操作用的控制阀6的连接端口 6a连接。在另一方的工作油入口 8b，连接有第4管路34的一端侧，第4管路34的另一端侧与旋转体操作用的控制阀6的连接端口 6b连接。
[0034]在第3管路33和第4管路34上分别设置有过载安全阀8c、8d。另外，在第3管路33和第4管路34上分别设置有仅许可来自各管路侧的流出的单向阀8e、8f，这些单向阀8e、8f的出口侧通过第5管路35而连接。
[0035]发电.电动机9根据来自后述的控制器20的指令执行动力运转控制或再生控制中的某一种，其中，动力运转控制使用蓄电机构10的电力而产生扭矩，再生控制通过吸收扭矩而发电并将电力蓄积于作为能量蓄积机构的蓄电机构10。
[0036]液压泵马达11将其旋转轴与发电.电动机9的旋转轴直接连结或经由齿轮等机械式地连结。在发电.电动机9被动力运转控制的情况下，液压泵马达11作为液压泵工作，将工作油从工作油箱16吸引并向后述的第I副管路36和第2副管路37排出。另一方面，在发电.电动机9被再生控制的情况下，液压泵马达11作为液压马达工作，因来自后述的第3副管路38的工作油的压力而旋转。
[0037]液压泵马达11在作为液压泵工作的情况下，成为追加能量产生机构，产生用于驱动动臂缸7、旋转液压马达8的追加能量。该追加能量能够通过对预先设定的液压泵马达11的容积和检测到的液压泵马达11的转速和排出压力的积进行时间积分而求出。
[0038]在液压泵马达11作为液压泵工作的情况下，在排出来自液压泵马达11的压油的第I副管路36中，设有对第I副管路36内的压油的压力进行限制的安全阀15和对压油的连通/阻断进行控制的切换阀12d?12f。第2副管路37经由切换阀12f将一端侧与第I副管路36连接，并将另一端侧与主管路30连接。第3副管路38在一端侧与第I副管路36分支连接，在另一端侧经由切换阀12b、12c分别与第I管路31、第5管路35连接。安全阀15在液压配管内的压力上升至设定压力以上的情况下，将第I副管路36的压油向工作油箱16释放。此外，切换阀12b?12f是2端口 2位置的电磁切换阀，该切换通过来自后述的控制器20的指令而被控制。
[0039]对于切换阀12b而言，将一方的端口与仅许可来自第I管路31的流出的单向阀的出口侧连接，将另一方的端口与第3副管路38连接。
[0040]对于切换阀12c而言,将一方的端口与第5管路35的分支部连接,将另一方的端口与第3副管路38连接。
[0041]对于切换阀12d而言，将一方的端口与仅许可向第3管路33的流入的单向阀的入口侧连接，将另一方的端口与第I副管路36连接。
[0042]对于切换阀12e而言，将一方的端口与仅许可向第4管路34的流入的单向阀的入口侧连接，将另一方的端口与第I副管路36连接。
[0043]对于切换阀12f而言，将一方的端口与仅许可经由第2副管路37向主管路30的流入的单向阀的入口侧连接，将另一方的端口与第I副管路36连接。
[0044]切换阀12d、12e、12f是作为本发明的特征之一的切换机构，通过对它们进行开闭控制而对追加能量的部位进行切换。具体而言，能够将追加能量的部位切换为旋转液压马达8的工作油入口 8a、工作油入口 8b、作为主泵3的排出管路的主管路30的某一个。
[0045]控制器20将未图示的各操作杆的操作信号和蓄电机构10的电力的蓄电量输入，向容量控制装置3a输出排出流量指令，控制主泵3的容量，向发电.电动机9输出动力运转指令或再生指令，控制液压泵马达11的扭矩。另外，向切换阀12a?12f的电磁操作部输出电流指令，控制各切换阀的开闭状态。
[0046]接下来，对上述本发明的工程机械的第I实施方式的动作进行说明。首先，对操作人员所进行的动臂操作进行说明。
[0047]图1中表示了动臂操作用的控制阀5的未图示的操作杆的操作量为零的中立的配置。这里，连接端口 5a及5b分别与入口端口 5c和出口端口 5d阻断，而中央端口 5T连通，因此来自主泵3的压油向工作油箱16供给。
[0048]若通过未图示的操作杆进行动臂抬升的操作，则通过向先导操作部(未图示)供给的先导压力，动臂操作用的控制阀5向右方向移动而切换至A位置。由此，入口端口 5c与连接端口 5a连通，出口端口 5d与连接端口 5b连通。另外，控制器20将动臂抬升的操作信号输入，向切换阀12a的电磁操作部输出开指令，向切换阀12b的电磁操作部输出闭指令。由此，来自主泵3的压油通过第I管路31供给至动臂缸7的底侧的油室7a，动臂缸7的杆侧的油室7b内的压油通过第2管路32排出至工作油箱16。其结果是，动臂缸7的活塞杆伸长。
[0049]另一方面，若进行动臂下降的操作，则通过向先导操作部(未图示)供给的先导压力，动臂操作用的控制阀5向左方向移动而被切换至B位置。由此，入口端口 5c与连接端口5b连通，出口端口 5d与连接端口 5a连通。另外，控制器20将动臂下降的操作信号输入，向切换阀12a的电磁操作部输出闭指令，向切换阀12b的电磁操作部输出开指令。由此，来自主泵3的压油通过第2管路32供给至动臂缸7的杆侧的油室7b，动臂缸7的活塞杆缩小，并且，从动臂缸7的底侧的油室7a排出的压油通过第I管路31和第3副管路38被导入液压泵马达11。由此，液压泵马达11作为液压马达工作，使发电.电动机9旋转。此时，控制器20以与旋转方向逆向地产生扭矩的方式对发电.电动机9进行再生控制，并将该发电电力蓄积于蓄电机构10。
[0050]然而，当在能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电了充分的电力时进行基于未图示的操作杆的动臂抬升的操作的情况下，通过控制器20进行以下的追加能量顺序控制。动臂操作用的控制阀5等的动作与上述的动臂抬升操作时相同。
[0051]首先，对输入至控制器20的蓄电机构10的电力的蓄电量与预先设定的设定值进行比较，在输入值超过设定值的情况下，若输入动臂抬升的操作信号，则控制器20除了向上述的切换阀12a、12b的电磁操作部输出指令信号以外,还向切换阀12f的电磁操作部输出开指令。另外，向发电?电动机9输出动力运转指令，使液压泵马达11作为液压泵工作，使从液压泵马达11排出的压油经由第I副管路36、切换阀12f和第2副管路37向主管路30合流。由此，为进行动臂抬升而附加了追加能量。
[0052]另一方面，控制器20向容量控制装置3a输出排出流量减指令，对主泵3的容量进行减少控制，使其仅以与来自液压泵马达11的追加的排出流量相应的量减少。由此，供给至动臂缸7的工作油的量不发生变化，因此不会因有无追加能量而导致操作性产生变化。另外，所谓使主泵3的排出流量减少，会使主泵3所产生的液压能量减少。其结果是，由于驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够减少发动机I的燃料消耗量。
[0053]接下来，对操作人员所进行的旋转操作进行说明。
[0054]图1中表示了旋转体操作用的控制阀6的未图示的操作杆的操作量为零的中立的情况下的配置。若通过未图示的操作杆进行右旋转的操作，则通过向先导操作部(未图示)供给的先导压力，旋转体操作用的控制阀6向右方向移动而被切换至A位置。由此，入口端口 6c与连接端口 6a连通，出口端口 6d与连接端口 6b连通。另外，控制器20将右旋转的操作信号输入，向切换阀12c的电磁操作部输出闭指令。由此，来自主泵3的压油通过第3管路33供给至旋转液压马达8的工作油入口 8a，来自旋转液压马达8的工作油入口 8b的压油通过第4管路34排出至工作油箱16。其结果是，将旋转液压马达8向右方向旋转操作。
[0055]另一方面，当进行上述的右旋转的操作，然后未图示的操作杆成为中立时，即旋转减速时，旋转体操作用的控制阀6成为图1所示的状态，连接端口 6a、6b分别与入口端口6c、出口端口 6d阻断，而中央端口 6T连通。另外，控制器20将旋转中立的操作信号输入，向切换阀12c的电磁操作部输出开指令。由此，从旋转液压马达8的工作油入口 8a、8b排出的压油通过第5管路35和第3副管路38被导入液压泵马达11。由此，液压泵马达11作为液压马达工作，使发电.电动机9旋转。此时，控制器20以与旋转方向逆向地产生扭矩的方式对发电.电动机9进行再生控制，并将其发电电力蓄积于蓄电机构10。
[0056]当能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电有充分的电力时，在进行了基于未图示的操作杆的右旋转的操作的情况下，通过控制器20进行以下的追加能量顺序控制。旋转体操作用的控制阀6等的动作与上述的右旋转操作时相同。
[0057]首先，对输入至控制器20的蓄电机构10的电力的蓄电量与预先设定的设定值进行比较，在输入值超过了设定值的情况下，若输入右旋转的操作信号，则控制器20向上述切换阀12c的电磁操作部输出闭指令，向切换阀12d的电磁操作部输出开指令，向切换阀12e的电磁操作部输出闭指令。另外，向发电.电动机9输出动力运转指令，使液压泵马达11作为液压泵工作，使从液压泵马达11排出的压油经由第I副管路36、切换阀12d向第3管路33合流。由此，为进行右旋转而附加了追加能量。
[0058]另一方面，控制器20向容量控制装置3a输出排出流量减指令，对主泵3的容量进行减少控制，使其仅以与来自液压泵马达11的追加的排出流量相应的量减少。该旋转操作中，由于使工作油合流的部位(追加能量的部位)是旋转体操作用的控制阀6与旋转液压马达8之间的第3管路33，因此与上述的动臂抬升的情况不同地，从液压泵马达11排出的工作油不通过旋转体操作用的控制阀6。因此，不会产生以基于控制阀通过的工作油的泄漏、压力损失为原因的能量损失，控制器20使主泵3的排出流量大幅减少液压泵马达11的排出流量以上。
[0059]即，控制器20使右旋转的情况下的主泵3所产生的液压能量的减少率比动臂抬升的情况下的减少率大。这里，主泵3产生的液压能量的减少率K由下式定义。K = {(无追加能量的情况下主泵3所产生的能量)-(有追加能量的情况下主泵3所产生的能量)}-(液压泵马达11所产生的能量)
[0060]由此，使供给至旋转液压马达8的工作油的量不因追加能量的有无而变化，不会产生操作性的变化。另外，使主泵3所产生的能量减少液压泵马达11所产生的能量以上。其结果是，驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够减少发动机I的燃料消耗量。
[0061]若进行左旋转的操作，则通过向先导操作部(未图示)供给的先导压力，旋转体操作用的控制阀6向左方向移动而被切换至B位置。由此，入口端口 6c与连接端口 6b连通，出口端口 6d与连接端口 6a连通。另外，控制器20将左旋转的操作信号输入，向切换阀12c的电磁操作部输出闭指令。由此，来自主泵3的压油通过第4管路34供给至旋转液压马达8的工作油入口 8b，来自旋转液压马达8的工作油入口 8a的压油通过第3管路33排出至工作油箱16。其结果是，将旋转液压马达8向左方向旋转操作。
[0062]作为控制器20，当在蓄电机构10中蓄电有充分的电力时，以打开切换阀12e而关闭切换阀12d的方式进行控制。其他的控制方法、以及控制的效果与右旋转的情况相同因而省略详细说明。
[0063]接下来，使用图2以及图3对上述的本发明的工程机械的第I实施方式的液压泵马达产生能量与主泵产生能量等的关系进行说明。图2是表示本发明的工程机械的第I实施方式的动臂抬升操作时的液压泵马达产生能量与主泵产生能量与供给至动臂缸的能量之间的关系的一个例子的特性图，图3是表示本发明的工程机械的第I实施方式的旋转操作时的液压泵马达产生能量与主泵产生能量与供给至旋转液压马达的能量之间的关系的一个例子的特性图。
[0064]图2以及图3中，虚线部表示“无追加能量”的特性，表示在蓄电机构10中未蓄电充分的电力，不通过液压泵马达11产生追加能量的情况。实线部表示“有追加能量”的特性，表示在蓄电机构10中蓄电有充分的电力，通过液压泵马达11产生追加能量的情况。
[0065]在图2的动臂抬升操作中，“有追加能量”的情况下，根据动臂抬升操作通过液压泵马达11产生液压能量S2 (排出工作油)。同时，使由主泵3产生的液压能量M2比“无追加能量”的情况下的能量Ml小。此时，控制器20以下式成立的方式进行控制。
[0066]M2 = Ml — S2
[0067]通过执行这样的控制，“有追加能量”时供给至动臂缸7的能量和“无追加能量”时供给至动臂缸7的能量相同，能够在追加能量有无时保证相同的操作性。另外，“有追加能量”的情况下，使主泵3产生的能量减少，驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够减少发动机I的燃料消耗量。
[0068]然而，如上述那样，在动臂抬升的情况下，追加能量通过控制阀4作用于作为执行机构的动臂缸7，因此存在在控制阀4产生能量损失、无法获得充分的燃料减少效果的缺憾。因此，在旋转操作的情况下，进行以下的控制。
[0069]在图3的旋转操作中，“有追加能量”的情况下，与动臂抬升的情况相同地，根据旋转操作通过液压泵马达11产生液压能量S4 (排出工作油)。同时，使由主泵3产生的液压能量M4比“无追加能量”的情况下的能量M3小。此时，控制器20以下式成立的方式进行控制。
[0070]M4 = M3 - S4XK
[0071]这里，K表示上述的减少率，根据工作油通过旋转体操作用的控制阀6时损失的能量预先设定为I以上的值。具体而言，设为对进入旋转体操作用的控制阀6的工作油的能量(压力X流量的时间积分值)除以从旋转体操作用的控制阀6出来的工作油的能量(压力X流量的时间积分值)的值。
[0072]例如，在旋转体操作用的控制阀6的效率(=(出来的工作油的能量)+ (进入的工作油的能量))为0.8的情况下，减少率K作为1 + 0.8 = 1.25计算，并设定为该值。这表示若旋转体操作用的控制阀6的效率恶化(损失大)则增大减少率K。
[0073]另一方面，控制器20向容量控制装置3a输出排出流量减指令，对主泵3的容量进行减少控制，使其仅以与来自液压泵马达11的追加的排出流量相应的量减少。在该旋转操作中，使工作油合流的部位(追加能量的部位)是旋转体操作用的控制阀6与旋转液压马达8之间的第3管路33，因此与上述的动臂抬升的情况不同地，从液压泵马达11排出的工作油不通过旋转体操作用的控制阀6。因此，不会产生以因通过控制阀而导致的工作油的泄漏、压力损失为原因的能量损失，因此控制器20使主泵3的排出流量大幅减少液压泵马达11的排出流量以上。
[0074]即，控制器20使右旋转的情况下的主泵3所产生的液压能量的减少率比动臂抬升的情况下的减少率大。这里，主泵3所产生的液压能量的减少率K由下式定义。K = {(无追加能量的情况下主泵3所产生的能量)-(有追加能量的情况下主泵3所产生的能量)}-(液压泵马达11所产生的能量)[0075]换言之，在如动臂抬升那样，追加能量产生机构即液压泵马达11所产生的能量产生较大损失直到对执行机构即动臂缸7进行驱动的情况下，以及如旋转那样，追加能量产生机构即液压泵马达11所产生的能量产生较小损失直到对执行机构即旋转液压马达8进行驱动的情况下，主泵3所产生的能量的减少率K不同。如旋转那样，控制器20以损失越小则越增大减少率K的方式进行控制。
[0076]另外，在如动臂抬升那样、追加能量的部位是作为流量调整机构的控制阀4的主泵3侧的情况，以及如旋转那样、作为流量调整机构的控制阀4的执行机构8侧的情况下，主泵3所产生的能量的减少率K不同。如旋转那样，控制器20以控制阀4的执行机构8侧时增大减少率K的方式进行控制。
[0077]此外，对进入旋转体操作用的控制阀6的工作油的能量除以从旋转体操作用的控制阀6出来的工作油的能量而得到的值具有操作量越小时变得越大的趋势，因此也可以当操作量小时增大减少率K。
[0078]通过这样，“有追加能量”时供给至旋转液压马达8的能量和“无追加能量”时供给至旋转液压马达8的能量相同，能够在追加能量有无时确保相同的操作性。另外，在“有追加能量”的情况下，使主泵3所产生的能量减少，驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够减少发动机I的燃料消耗量。
[0079]如以上那样，当能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电有充分的电力时进行旋转操作时，能够获得比进行动臂抬升操作时大的燃料减少效果。
[0080]根据上述的本发明的工程机械的第I实施方式，能够提供一种工程机械，通过高效地使用回收的能量，能够减少动力源即发动机I的动力从而大幅减少工程机械整体的燃
量消耗。
[0081]此外，因动臂抬升而追加能量的情况下，即使在主泵3和液压泵马达11的流量控制时产生误差，由于它们的合计流量通过动臂操作用的控制阀5进行调整，因此供给至动臂缸7的流量的误差小，不会较大损失操作性。但是，在因旋转操作而追加能量的情况下，液压泵马达11的流量控制的误差不通过旋转体操作用的控制阀6进行调整，而直接成为供给至旋转液压马达8的流量的误差。但是，由于旋转体的惯性力矩大，因此不会对旋转动作造成较大影响，不会较大地损失操作性。
[0082]另外，在本实施方式中，对将动臂缸7和旋转液压马达8作为执行机构的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以取代动臂缸7和旋转液压马达8而使用其它的执行机构。但是，对于从液压泵马达11排出的工作油不通过旋转体操作用的控制阀6而直接供给的执行机构(图1的情况下为旋转液压马达8)而言，需要使其为几乎不受液压泵马达11的流量控制的误差影响的执行机构，或是能够允许该误差所导致的操作性恶化的执行机构。
[0083]〈实施例2>
[0084]以下，使用附图对本发明的工程机械的第2实施方式进行说明。图4是构成本发明的工程机械的第2实施方式的电动.液压仪器的系统构成图。图4中，与图1至图3所示的附图标记为相同附图标记的部分是相同部分，因而省略其详细的说明。
[0085]图4所示的本发明的工程机械的第2实施方式，大致由与第I实施方式相同的液压源和作业机等构成，但以下的构成不同。
[0086]将第I实施方式的使液压泵马达11所排出的工作油在旋转体操作用的控制阀6与旋转液压马达8之间合流的构成(切换阀12d、12e及其前后的液压配管)省略，新设置了旋转液压马达8的旋转轴和将该旋转轴直接或者经由齿轮等机械式地连结的旋转电动机13 (原动机)(追加能量产生机构)。
[0087]旋转电动机13根据来自控制器20的指令，执行使用蓄电机构10的电力产生扭矩的动力运转控制。旋转体被旋转液压马达8和旋转电动机13的合计扭矩驱动。换言之,旋转体被旋转电动机13与旋转液压马达8连结而成的复合执行机构驱动。
[0088]接下来，对上述本发明的工程机械的第2实施方式的动作进行说明。首先，动臂抬升、动臂下降、旋转减速时控制器20所执行的控制，除了向省略的切换阀12d、12e的指令等以外与上述的第I实施方式大致相同。
[0089]然而，当在能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电有充分的电力时，在进行了基于未图示的操作杆的右旋转或者左旋转的操作的情况下，通过控制器20，进行以下的追加能量顺序控制。旋转体操作用的控制阀6等的动作与上述的第I实施方式相同。
[0090]首先，对输入至控制器20的蓄电机构10的电力的蓄电量与预先设定的设定值进行比较，在输入值超过了设定值的情况下，若输入右旋转或者左旋转的操作信号，则控制器20向上述切换阀12c的电磁操作部输出闭指令，向旋转电动机13输出动力运转指令，因此旋转电动机13辅助旋转液压马达8而使旋转体驱动的扭矩增加。由此，为了进行右旋转或者左旋转而附加追加能量。该追加能量能够通过对检测到的旋转电动机13的扭矩与转速的积进行时间积分而求出。
[0091]另一方面，控制器20以使与从旋转电动机13对旋转液压马达8追加的能量相应的量减少的方式，向容量控制装置3a输出排出流量减指令，对主泵3的容量进行减少控制。在该旋转体的操作中，由旋转电动机13产生的能量直接作用于旋转体。因此，不会出现上述的动臂抬升的液压泵马达11所产生的能量因控制阀而损失的情况，控制器20使由主泵3产生的能量大幅减少由旋转电动机13产生的能量以上。
[0092]由此，不使驱动旋转体的能量变化，不产生操作性的变化。另外，使主泵3所产生的能量减少旋转电动机13所产生的能量以上。其结果是，驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够大幅减少发动机I的燃料消耗量。
[0093]在能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电有充分的电力的状态下，作为控制器20，当旋转体驱动时，进行基于旋转电动机13的追加能量顺序控制，当动臂驱动时,进行使上述液压泵马达11作为液压泵工作的追加能量顺序控制。在对动臂和旋转体同时驱动的情况下，进行基于旋转电动机13的追加能量顺序控制和使液压泵马达11作为液压泵工作的追加能量顺序控制。
[0094]接下来，使用图5对上述本发明的工程机械的第2实施方式的旋转电动机产生能量与主泵产生能量等与旋转体驱动能量之间的关系进行说明。图5是表示本发明的工程机械的第2实施方式的旋转操作时的旋转电动机产生能量与主泵产生能量与旋转液压马达以及旋转电动机的合计能量之间的关系的一个例子的特性图。在图5中，与图1至图4所示的附图标记为相同附图标记的部分是相同部分，因此省略其详细的说明。
[0095]图5中，虚线部表示“无追加能量”的特性，表示在蓄电机构10中未蓄电充分的电力，不通过旋转电动机13产生追加能量的情况。实线部表示“有追加能量”的特性,表示在蓄电机构10中蓄电有充分的电力，通过旋转电动机13产生追加能量的情况。[0096]在图5的旋转操作中，在“有追加能量”的情况下，根据旋转操作通过旋转电动机13产生能量S6 (产生扭矩)。同时，使由主泵3产生的液压能量M6比“无追加能量”的情况下的能量M5小。此时，控制器20以下式成立的方式进行控制。
[0097]M6 = M5 - S6XK
[0098]这里，K表示上述的减少率，根据工作油通过旋转体操作用的控制阀6时损失的能量预先设定为I以上的值。具体而言，设为对进入旋转体操作用的控制阀6的工作油的能量(压力X流量的时间积分值)除以旋转液压马达所产生的能量(扭矩X角速度的时间积分值)的值。
[0099]例如，在旋转体操作用的控制阀6的效率(=(出来的工作油的能量)+ (进入的工作油的能量))为0.8，旋转液压马达8的效率(=(产生的旋转能量)+ (进入的工作油的能量))为0.9的情况下，减少率K作为I + (0.8X0.9) N 1.39计算，并设定为该值。
[0100]另外，在旋转电动机13与旋转液压马达8之间设有齿轮，在旋转电动机13输出的能量的一部分因该齿轮而损失的情况下，减少率K以其相应的量减小。
[0101]例如，在旋转体操作用的控制阀6的效率为0.8，旋转液压马达8的效率为0.9，旋转电动机13的齿轮的效率为0.9的情况下，减少率K作为0.9 + (0.8X0.9)= 1.25计算，并设定为该值。
[0102]此外，对进入旋转体操作用的控制阀6的工作油的能量除以旋转液压马达8所产生的能量而得到的值具有操作量越小时越大的趋势，因此也可以在操作量小时增大减少率K的方式进行控制。
[0103]另外，对进入旋转体操作用的控制阀6的工作油的能量除以旋转液压马达8所产生的能量而得到的值，在通过旋转液压马达8的进口节流侧的未图示的安全阀泄压时变大，因此也可以以旋转液压马达8的进口节流压超过预先设定的阈值时增大减少率K的方式进行控制。
[0104]并且，一般来说与液压泵相比，电动机使输出增减时的响应快，因此即使使旋转电动机13的输出急剧增减，也无法与之相应地增减主泵3的输出。由此，也可以仅以主泵3的输出的增减的响应延迟的量，使旋转电动机13的输出的增减变缓地进行控制。
[0105]通过这样，“有追加能量”时施加于旋转体的能量和“无追加能量”时施加于旋转体的能量相同，能够在追加能量有无时确保相同的操作性。另外，在“有追加能量”的情况下，使主泵3所产生的能量减少，驱动源即发动机I的负荷减少，因此能够减少发动机I的燃料消耗量。
[0106]如以上那样，当在能量蓄积机构即蓄电机构10中蓄电有充分的电力时进行旋转操作时，能够获得比进行动臂抬升操作时大的燃料减少效果。
[0107]根据上述的本发明的工程机械的第2实施方式，能够获得与上述第I实施方式相同的效果。
[0108]此外，一般地电动机能够以比液压泵高的精度对产生的能量进行控制，因此不会存在大幅损失旋转动作的操作性的情况。
[0109]另外，在本实施方式中，对将动臂缸7和旋转液压马达8作为执行机构的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以取代动臂缸7使用其它的执行机构，通过电动机追加能量的执行机构也可以为旋转机构以外的机构。[0110]附图标记的说明
[0111]I发动机
[0112]2燃料箱
[0113]3 主泵
[0114]4控制阀(流量调整机构)
[0115]5动臂操作用的控制阀
[0116]6旋转体操作用的控制阀
[0117]7动臂缸
[0118]8旋转液压马达
[0119]9发电.电动机(原动机)
[0120]10蓄电机构(能量蓄积机构)
[0121]11液压泵马达
[0122]12切换阀
[0123]13旋转电动机(原动机)
[0124]14安全阀
[0125]15安全阀
[0126]16工作油箱
[0127]20控制器(控制机构)
[0128]30主管路
[0129]36第I副管路
[0130]37第2副管路
[0131]38第3副管路
【权利要求】
1.一种工程机械，其具备:2个以上的执行机构(7、8);产生用于驱动所述执行机构(7、8)的液压能量的主泵(3);设置于所述主泵(3)与所述执行机构(7、8)之间的流量调整机构(4);追加能量产生机构(11)，其产生能量，该能量用于追加于所述液压能量；当通过所述追加能量产生机构(11)产生能量时，使所述主泵(3)所产生的液压能量减少的控制机构(20)，其特征在于， 还具备切换机构(12d、12eU2f),其根据所述执行机构(7、8)而选择性地切换将来自所述追加能量产生机构(11)的所述能量进行追加的部位， 所述控制机构(20)根据追加所述能量的所述执行机构(7、8)，对所述主泵(3)所产生的液压能量的减少率进行变更控制。
2.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 所述切换机构(12d、12eU2f)根据追加所述能量的所述执行机构(7、8)，以相比于所述流量调整机构(4)向所述主泵(3)侧供给、或者相比于所述流量调整机构(4)向所述执行机构(7、8)侧供给的方式对追加所述能量的部位进行切换。
3.如权利要求1或2所述的工程机械，其特征在于， 所述追加能量产生机构具备:能量蓄积机构(10);通过蓄积于所述能量蓄积机构的能量而进行动作的原动机(9);通过所述原动机(9)而被驱动的液压泵(11)。
4.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 所述切换机构根据追加所述能量的所述执行机构，以相比于所述流量调整机构(4)向所述主泵(3)侧或者所述执行机构(8)直接作用的方式对追加所述能量的部位进行切换。
5.如权利要求1或4所述的工程机械，其特征在于， 所述追加能量产生机构具备:能量蓄积机构(10);通过蓄积于所述能量蓄积机构(10)的能量而进行动作的原动机(9、13)，所述执行机构(7、8)的至少一个是与至少一个所述原动机(9、13 )连结的复合执行机构(8、13 )。
6.如权利要求5所述的工程机械，其特征在于， 所述追加能量产生机构能够以下述方式进行控制:使由构成所述复合执行机构(8、13)的所述原动机(13)所产生的能量的增减的变化速度与所述主泵(3)的输出的增减的响应延迟相符。
7.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 所述控制机构(20 )以下述方式对所述主泵(3 )进行控制:所述追加能量产生机构(11)所产生的能量直至驱动所述执行机构(7、8)时所产生的损失越小，越使所述主泵(3)所产生的能量的减少率增大。
8.如权利要求7所述的工程机械，其特征在于， 所述控制机构(20)以下述方式对所述主泵(3)进行控制:追加能量的部位为相比于所述流量调整机构(4)位于所述执行机构(7、8)侧时,与追加能量的部位为相比于所述流量调整机构(4)位于所述主泵(3)侧时相比，增大所述主泵(3)所产生的能量的减少率。
【文档编号】F15B21/14GK103703258SQ201280036594
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】井村进也, 佐竹英敏, 石川广二, 土方圣二, 大木孝利, 西川真司 申请人:日立建机株式会社